浸大通訊

提升農業用腐植酸的產量和品質

2023年11月28日

隨着全球人口增長，糧食短缺問題驅使農業科技不斷進步，以達致可持續發展。生物系助理教授趙峻博士帶領研究團隊，研發將農業廢棄物轉化為有機土壤調理劑「腐植酸」的新方法，從而推動可持續農業發展和廢物管理。

轉化廢棄物為肥料

腐植酸是一種存在於土壤、泥炭和水中的天然有機物質。當植物和動物死後，殘體會經過稱為「腐殖化」的分解過程，形成腐植酸。由於腐植酸的應用多元化，涵蓋農業、園藝、廢物管理和環境科學，因而備受關注。趙博士說：「傳統生產方法從風化煤或褐煤提取腐植酸，但這些資源的供應有限。市場對腐植酸的需求，引起了利用生物質（biomass）等可持續資源來生產腐植酸的興趣。」

生物質包括農業殘留物、林業廢棄物和城市中的有機固體廢棄物。現時有多種方法將生物質轉化為腐植酸，其中最有潛力的方法之一是水熱轉化（hydrothermal conversion），其處理過程藉着高温、高壓的水為媒介，將生物質轉化為有利於生產腐植酸的材料「水熱炭」（hydrochar）。然而，要提升從生物質提取腐植酸的產量和品質仍是一項挑戰。

推動可持續農業發展

趙博士與清華大學、北京理工大學和浙江工商大學的研究人員合作，研發方法改善水熱腐殖化技術和腐植酸生產過程，並針對腐植酸的品質，探討加入氧氣對生物質在水熱腐殖化過程的影響。

研究顯示，加氧對腐殖化過程的影響顯著，結果已發表於期刊《Chemical Engineering Journal》。研究團隊發現，在攝氏160度的熱水下，氧氣壓力為五巴（bar）時，腐植酸產量會從 41.9% 大幅增加至 50.9%（按質量百分濃度計算）。然而，過高的氧氣壓力反而會降低腐植酸產量，並改變腐植酸的特性。

團隊進一步研究發現，加氧能提升水熱碳化的轉換效率，從而促進腐殖化過程。結果證明，這種改良後的腐植酸生產方法可以提高蔬菜的生長速度。

趙博士說：「腐植酸在農業應用廣泛，可以讓土壤更肥沃，促進養分吸收，並有利植物生長。我們的研究推動腐植酸於可持續農業的應用。」

「由於腐植酸能夠與土壤和水中的重金屬和有機污染物結合，並有固定的作用，我們的研究在理解腐植酸的生產和特性方面取得進展，有助制定更有效的策略來解決土壤和水污染問題。此外，研究結果就轉化生物質成為腐植酸提供新見解，推動可持續廢物管理策略的發展。」

趙博士認為，研究生物質轉化和生物廢物利用，有助環境建立長期的復原力，同時刺激經濟增長。他說：「生物質轉化和生物廢物利用為產生可再生材料作出貢獻，並支援廢物管理策略。這些過程通過創造就業機會和促進廢物利用，推動循環經濟發展，對農村地區尤其有幫助。」